книги из ГПНТБ / Челомбитько, В. И. Взаимная совместимость радиолиний [учеб. пособие]

—образование кварцованных рабочих частот путем непосред­ ственного их формирования по интерполяционным схемам;

—формирование высокочастотных сигналов в возбудителях однополосных передатчиков с использованием фильтрового способа.

а) Образование сопутствующих компонент при формировании частот связи путем умножения частоты

вусилительном тракте

Впередающих устройствах КВ и УКВ радиолиний иногда фор­ мируются рабочие частоты в диапазонах радиолиний путем приме­ нения умножения частоты. Это дает возможность иметь однодиапа­ зонный с малым перекрытием по частоте возбудитель, который конструктивно проще, чем возбудитель, перекрывающий весь диа­ пазон частот.

Рис. 4.4. Построение передающего тракта радиолинии с использованием умножения частоты.

На рис. 4.4 представлена структурная схема, иллюстрирующая построение передающего тракта коротковолновой радиолинии с использованием умножения частоты. Диапазон возбудителя состав­ ляет первый поддиапазон радиолинии. Второй поддиапазон радио­ линии— удвоенное значение диапазона возбудителя; третий — учетверенное и т. д.

В УКВ радиолиниях применяется умножение частоты еще и для того, чтобы иметь возбудитель, работающий на более низких часто­ тах. При этом лучше осуществляется стабилизация частоты. В принципе построение передающего тракта аналогично коротко­ волновым радиолиниям. Основное отличие в том, что диапазон частот задающей части, как правило, не входит в диапазон радио­ линии, а лежит ниже его. С точки зрения образования сопутствую­ щих компонент КВ и УКВ радиолинии не имеют принципиальных отличий.

На рис. 4.5 показано образование сопутствующих побочных колебаний при использовании двойного удвоения частоты. Если предположить, что задающий генератор имеет на выходе одну си­ нусоидальную частоту !з, то после удвоения появится спектр частот, кратных /з(«/з). Селективной системой на выходе этого каскада (обычно это одиночный колебательный контур) обеспечивается вы­ деление второй гармоники (2/з). Гармонические составляющие ча­

59

ст.ично ослабляются, но полностью не устраняются. Таким образом, на вход следующего каскада подается спектр частот, кратных /3. Этот спектр частично непосредственно передается на вход каскада. Кроме того, в умножительном каскаде, работающем в нелинейном режиме, образуются гармонические и комбинационные составляю­ щие. При этом иные составляющие по частоте не возникают. Спектр частот, кратных /3, при каждом последующем умножении (и нелинейном усилении) регенерируется.

Необходимые составляющие

^ Л Т р

Одразодание сопутствующих подочных составляющих

Рмс. 4.5. Образование сопутствующих побочных колебаний при использовании двойного удвоения частоты.

Таким образом, на выходе передатчика образуется спектр по­ бочных колебаний, кратных /3, группирующийся вокруг основных частот и их гармонических составляющих. Следовательно, проис­ ходит как бы модуляция исходным спектром основного колебания и его гармоник. Амплитуды побочных излучений, кратных частоте /з, имеют уровни, близкие к уровням гармонических побочных излу­ чений соответствующих порядков.

Количество побочных составляющих на выходе передатчика радиолинии, по сравнению со случаем, когда излучаются только гармонические компоненты, увеличивается в максимальную крат­ ность умножения (М). Например, если максимальная кратность

если выполняется условие:

М ' с2 г Д/ПИС’

п * к М

где / е|, / с, — частоты связи радиолиний;

п= 1,2,.

Л/ШІС — полоса частот, поражаемая этой помехой.

Случай, когда п = кМ, соответствует основной частоте и ее гар­ моникам,

б) Образование сопутствующих компонент при кварцевой стабилизации с помощью интерполяционных схем

Интерполяционные схемы обеспечивают кварцевую стабилиза­ цию частоты ограниченным количеством кварцев при сравнительно простом схемном решении.

В интерполяционных схемах осуществляется непосредственное формирование кварцованных частот связи смешением ряда сеток, имеющих различные интервалы между соседними составляющими. Каждаяболее частая сетка заполняет интервалы более редкой сетки. В результате получается дискретная кварцованная сетка во всем диапазоне с шагом, равным разносу между частотами наибо­ лее частой сетки.

Оорсгзоьоние сопутствующ их поВочшх соста&гяющѵх

Образование этих сеток может осуществляться с помощью смен­ ных кварцев или путем деления и умножения частоты одного квар­ цевого генератора. Исходных сеток может быть две, три и больше. В зависимости от количества сеток происходит одно-, двух-или т.рехступенчатое смешение. При каждом смешении исходных кварцованных частот, кроме необходимых компонент, образуется целый спектр сопутствующих составляющих, которые представляют собой суммы и разности основных и кратных частот исходных кварцованных коле­ баний (рис. 4.6). Так как последующими избирательными систе­ мами сопутствующие компоненты только частично ослабляются, а полностью не устраняются, то колебания сопутствующих состав­ ляющих, пройдя весь тракт, поступают на выходной каскад пере­ датчика и излучаются. Следует также иметь в виду, что в каскадах нелинейного усиления происходит преобразование частот, посту­ пающих на их вход. При этом основные частоты и их гармоники служат как бы поднесущими, возле которых формируется спектр побочных колебаний на сопутствующих частотах.

61

Помехи между радиолиниями могут возникать при выполнении

у с л о в и я :

д/пис-интервал частот, поражаемый каждой составляющей помехи;

Щ, пг. .. = 0, 1 , 2 , . . .

Приведенное соотношение выражает условия частотной совме­ стимости радиолиний. Это соотношение устанавливает связь между спектрами радиолиний с учетом сопутствующих побочных излуче­ ний в общем виде. Реально ряд компонент может отсутствовать. В каждом конкретном случае необходимо определить значения

«ь «2, ■• • ,/ь fb ■■■, Апис.

в) Образование сопутствующих составляющих при формировании однополосных сигналов фильтровым способом

При фильтровом способе формирование однополосного сигнала осуществляется на более низкой поднесущей частоте (порядка де­ сятков или сотен килогерц). На поднесущей образуется двухполос­ ный сигнал, и с помощью фильтра из двухполосного сигнала выде­ ляется одна боковая полоса. Затем осуществляется постепенный, многократный перенос этой боковой полосы в область более высо­ ких частот. В конечном счете эта боковая полоса переносится на рабочую частоту.

Многократный перенос спектра боковой на частоту Связи осу­ ществляется с использованием смесительных каскадов. На вход каждого смесительного каскада подается спектр боковой на подне­ сущей или промежуточной частоте и частота подставки. На выходе каскада кроме суммарной составляющей, являющейся необходи­ мой компонентой, образуется спектр сопутствующих колебаний. Фильтрующими устройствами они частично ослабляются, но пол­ ностью не устраняются. Поэтому на выходе возбудителя, а затем и передатчика помимо спектра однополосного сигнала могут присут­ ствовать сопутствующие побочные колебания, которые представ­ ляют собой комбинации частот исходного спектра и частот всех подставок.

В принципе образование сопутствующих побочных колебаний при фильтровом способе формирования однополосного сигнала ана­ логично образованию этих компонент при кварцевой стабилизации по интерполяционным схемам.

62

г) Ослабление сопутствующих побочных компрнент

В общем виде ослабление сопутствующих компонент равно

Здесь Ь.I — ослабление каждым линейным фильтрующим устрой­ ством начиная от каскада, где образуется эта компо­ ненте, и до выхода передатчика;

А'л— количество таких линейных фильтрующих устройств; Ьпл — ослабление каждым каскадом за счет порядка нелиней-'

ности; Лна — количество таких нелинейных каскадов.

Ослабление линейным фильтрующим устройством в виде оди­ ночного колебательного контура можно определить из зависимости:

201g Kl + =:

где в — обобщенная

Q — добротность контура;

/ пис— частота сопутствующей компоненты; / с - частота основного сигнала (настройка контура).

Если в качестве фильтрующего устройства используется двухкомтурная система, то при связи между контурами, равной крити­ ческой, ослабление сопутствующих компонент будет определяться соотношением:

ЬП2— 20 lg 0 , 5 4 -г &

Ориентировочные значения ослабления за счет порядка нели­ нейности можно определить по методике, приведенной в приложе­ нии. Смесительные режимы ослабления будут иметь преобразова­ тельные каскады, в которых образуются соответствующие сопут­ ствующие компоненты. Если последующие каскады в усилительном или смесительном режиме только передают эту составляющую, то ее ослабление за счет порядка преобразования не происходит, т. е. ослабление этой компоненты за счет нелинейности будет равно нулю. Если же составляющая данной частоты получается в резуль­ тате преобразования и в последующих каскадах, то необходимо учитывать ослабление за счет порядка преобразования каждым преобразующим каскадом.

Все изложенное относится к случаю, когда сопутствующие со­ ставляющие проходят по основному тракту передатчика. Проникно­ вение и излучение сопутствующих компонент по случайным путям при этом не учитывается. Для этого необходимо обеспечить экра­ нировку каждого каскада и передатчика в целом, а также иметь фильтрующие устройства по всем входам и выходам питания, под­

63

ключения оконечных устройств іи т. л. Подавление сопутствующих компонент по этим путям должно быть на порядок больше, чем по основному тракту.

4.4.Побочные излучения паразитного самовозбуждения (ПИПС)

Вусилительных каскадах передатчиков радиолиний может воз­ никать самовозбуждение. Частота самовозбуждающихся колеба­ ний, как правило, отличается от частоты усиливаемых колебаний.

Таким образом, каскад кроме усиления генерирует колебания

сдругими частотами. Так как усиление происходит в нелинейном режиме, то на выходе этого каскада образуются комбинационные компоненты основных и побочных частот усиливаемых колебаний

счастотами колебаний паразитного самовозбуждения. При этом

может образоваться значительный спектр побочных колебаний, рас­ сеянный в широком диапазоне частот. Колебания этого спектра в конечном счете поступают на выходной каскад и излучаются.

Паразитное самовозбуждение возникает из-за значительной проходной емкости, а также при использовании ламп с большой крутизной.

Рис. 4.7. Образование паразитного самовозбуждения в усилительном каскаде: а) упрощенная схема каскада; б) эквивалентная схема на частоте самовозбуждения; в) эквивалентная схема с антипаразитными сопротивлениями.

На рис. 4.7 показано образование в усилительном каскаде схемы с паразитным контуром, в которой выполняются условия самовоз­ буждения по фазе. На ржг7 4.7а представлена эквивалентная схема каскада по высокой частоте. На частоте ниже усиливаемой (/п) сеточный н анодный контуры представляют собой эквивалентные индуктивности (La, Lg). При этом с учетом проходной емкости лампы (Cag) образуется схема с колебательным контуром, в кото­ рой выполняются условия самовозбуждения (рис. 4.76).

Частота усиливаемых колебаний должна быть равна

1

/ ,

2* У Д А Частота колебаний возможного паразитного самовозбуждения

согласно рис. 4.76 определяется

64

Так как условия баланса фаз выполняются при /п</с> то само­ возбуждение возможно, когда

Таким образом, условия паразитного самовозбуждения по фазе выполняются, если проходная емкость больше половины емкости контура. Эти условия выполняются лучше при малой емкости кон­ тура, т. е. при работе каскада на более высоких частотах.

Большие проходные емкости имеют генераторные триоды. На­ пример, триод ГИ-18Б имеет проходную емкость, равную 69 пФ. При использовании триодов в представленной на рис. 4.7 схеме, как правило, будет возникать паразитное самовозбуждение. В та­ ком случае лучше использовать схему с заземленной сеткой.

В пентодах и тетродах проходная емкость равна долям или единицам пикофарад. Поэтому для исключения самовозбуждения целесообразней использовать в усилительных каскадах пентоды или тетроды. Однако при наличии между анодной и сеточными цепями дополнительных емкостных связей возможно и в этом случае вы­ полнение условий паразитного самовозбуждения.

Паразитное самовозбуждение может возникать и в других слу­ чаях. Часто в усилительных каскадах применяют сложные колеба­ тельные системы. В этом случае может образоваться паразитный колебательный контур, обеспечивающий самовозбуждение. Пара­ зитное самовозбуждение возможно за счет образования колеба­ тельных систем с учетом распределенных индуктивностей и емко­ стей анодных и сеточных вводов ламп.

Для исключения паразитного самовозбуждения целесообразно применять лампы с малой проходной емкостью и использовать схемы с заземленной сеткой. Иногда применяют специальные схемы нейтродинирования. Часто для исключения паразитного самовоз­ буждения включают в анодные и сеточные цепи антипаразитные сопротивления. Эти активные сопротивления порядка десятков омов практически не влияют на усилительный режим каскада, но входят в контур паразитного самовозбуждения в качестве последо­ вательных сопротивлений (рис. 4.7ѳ). При этом ухудшается доброт-

Для образования комбинационных составляющих с участием частот п радиолиний необходимо, чтобы нелинейный элемент имел нелинейность n-го порядка. В практически встречающихся нелиней­ ных элементах наиболее выражена нелинейность 2-го порядка. Коэффициенты при нелинейности 3-го порядка и более высоких порядков существенно меньше, чем при нелинейности 2-го порядка. Поэтому наибольшую интенсивность будут иметь комбинации с участием частот двух радиолиний. В связи с этим необходимо прежде всего учитывать комбинационные помехи от попарных со­ четаний:

(4.24)

Если колебания, из которых образуется комбинационная помеха, промодулированы, то комбинационная составляющая будет содер­ жать модуляцию всех исходных частот. Поэтому при воздействии телефонных комбинационных помех на телефонный радиоканал характер помех на выходе приемных устройств радиолиний -прояв­ ляется в виде прослушивания модуляции других радиолиний.

Ширина спектра каждой составляющей имеет нерегулярный характер и зависит от сочетания модулирующих колебаний исход­ ных частот.

а) Распределение попарных комбинационных составляющих на частотной оси

Для попарных сочетаний радиолиний номинальное значение частот комбинационных составляющих определяется соотношением:

Рассмотрим распределение частот разностных комбинационных составляющих:

Все возможные сочетания значений пѵ и п2 сведем к трем случаям:

1.щ < п2, причем П\ — п2—tj;

2.« і> « 2. причем n2 — nt—ц;

3.Пі — п2,

где t) - 1 , 2 ,...

Для первого случая имеем

Для третьего случая соотношение принимает вид:

Для суммарных комбинационных составляющих соотношение равно

Будем рассматривать комбинации равных порядков, т. е.

Как следует из соотношений, полученных для всех случаев раз­ ностных и суммарных компонент, все комбинационные составляю­ щие можно представить на частотной оси отстоящими от основных и гармонических частот радиолиний на'величину, кратную разности между основными частотами радиолиний.

На рис. 4:8 представлено в общем виде распределение частот попарных комбинационных компонент. Как следует из рисунка, разностные составляющие располагаются на интервалах, кратных А/, слева и справа от основных и кратных частот. Их порядок воз-

68